浅层地热能属性特征与开发利用

《浅层地热能属性特征与开发利用》是“新时代地热能高效开发与利用研究丛书”的一个分册。本书从浅层地热能资源属性特征着手，系统阐述了区域浅层地热能调查、场地勘查评价、地表水热能勘查评价、浅层地热能地下换热系统的设计与施工、开发利用系统监测、迁移转化数值模拟、系统运行评价体系的要点和内容，提出浅层地热能的未来发展方向以及高效开发利用建议，为浅层地热能持续科学发展提供技术参考。本书内容丰富、层次清晰、图文并茂、注重创新，可为浅层地热能开发利用的广大科研、技术工作者提供良好的借鉴，为相关政府管理及规划的具体工作提供支撑，可为浅层地热能基础理论与技术应用领域的高等院校师生的科研和教学工作提供参考。

1 绪论 001

1.1开展浅层地热能属性特征研究的重要意义 004

1.2浅层地热能属性特征与开发利用的编写思路 006

1.3属性特征的研究进一步指导行业发展 008

1.4小结 009

参考文献 010

第2章 浅层地热能属性特征 011

2.1浅层地热能届性 014

2.1.1太阳能属性 014

2.1.2地热能属性 014

2.1.3蓄能属性 015

2.2不同建筑气候区浅层地热能特征及利用 016

2.2.1不同建筑气候区供暖制冷需求 017

2.2.2不同建筑气候区浅层地热能待征及开发利用现状 018

2.2.3不同地区浅层地热能供给能力 024

2.3小结 042

参考文献 043

第3章 浅层地热能区域调查评价 045

3.1区域调査评价体系 047

3.1.1资源潜力评价参数 048

3.1.2研究历程 054

3.2浅层地热能资源调査评价实例 056

3.2.1浅层地热能资源赋存条件 058

3.2.2浅层地热能开发利用适宜性分区 062

3.2.3浅层地热能资源评价 064

3.2.4浅层地热能开发利用效益分析 065

3.2.5信息系统 069

3.3小结 069

参考文献 070

第4章 浅层地热能场地勘查评价 071

4.1场地勘査评价内容及要求 073

4.1.1制订勘査方案 073

4.1.2场地勘査 073

4.1.3热能计算 076

4.1.4评价及建议 077

4.2现场热响应试验 078

4.2.1试验原理 078

4.2.2试验设备 078

4.2.3现场热响应试验及数据分析方法 079

4.3岩土体热物性实验室测试方法 082

4.3.1实验室测试方法现状 082

4.3.2热导率测试方法研究 086

4.3.3岩土热物性参数实验室测试技术规程 088

4.3.4岩土热物性参数不同测试方法成果対比分析 089

4.4场地勘査评价报告编写 091

4.4.1场地勘査评价报告编写要求 091

4.4.2场地勘査评价报告编写实例 092

4.5小结 100

参考文献 101

第5章 地表水热能勘查评价与利用 103

5.1再生水热能利用前景分析 105

5.1.1再生水源热泵系统在节能、环保、经济方面的优势 105

5.1.2城市再生水热能利用前景广阔 106

5.2热能利用参数获取 110

5.2.1水温参数获取 110

5.2.2水质参数获取 110

5.2.3水量参数获取 111

5.3热能利用系统形式分析 111

5.3.1系统结构 112

5.3.2再生水换热器 113

5.3.3再生水源热泵系统的性能计算模型 115

5.4热能利用环境影响评价 120

5.4.1再生水水量逐时分布 120

5.4.2再生水取热温差 121

5.4.3温度改变影响分析 121

5.4.4再生水取排水系统 122

5.4.5收纳河道水温分布研究 125

5.5热能利用输送距离研究 131

5.5.1输送模型的建立 132

5.5.2再生水输送管道技术的选择 134

5.5.3再生水输送过程的温变特性分析 135

5.5.4再生水热能输送距离界限模型 140

5.6热泵系统与建筑适应性研究 143

5.6.1各种类型建筑负荷分析 143

5.6.2再生水源热泵系统与建筑负荷匹配性分析 145

5.7小结 146

参考文献 147

第6章 浅层地热能地下换热系统设计 149

6.1地埋管换热系统设计 151

6.1.1埋管方式 151

6.1.2接管方式 152

6.1.3埋管间距 154

6.1.4埋管管径及换热介质 154

6.1.5埋管负荷的确定 155

6.1.6埋管数量计算 155

6.1.7地埋管设计案例 156

6.2地下水换热系统设计 158

6.2.1地下水水量的确定 159

6.2.2热源井的设计原则及注意事项 159

6.2.3地下水回灌 160

6.3复合式热泵系统设计 161

6.3.1辅助冷源复合式热泵系统 162

6.3.2辅助热源复合式热泵系统 165

6.3.3蓄能系统设计 166

6.3.4复合式系统设计案例 167

6.4小结 176

参考文献 177

第7章 浅层地热能地下换热系统施工 179

7.1地埋管换热系统施工工法及技术要求 181

7.1.1点位测量放线和钻探成孔 181

7.1.2U形管弯头选择及试压 183

7.1.3下管及钻孔回填 184

7.1.4水平管测量放线及管沟开挖 185

7.1.5管路安装 186

7.1.6管沟回填 187

7.1.7检査井砌筑 188

7.2地下水换热系统施工工法及技术要求 189

7.2.1钻凿井孔 189

7.2.2物探测井 190

7.2.3冲孔换浆 190

7.2.4井管安装 190

7.2.5填料封井 191

7.2.6洗井抽水试验 191

7.2.7验收 193

7.2.8管网安装 193

7.3地表水换热系统施工工法及技术要求 193

7.3.1地表水换热系统（闭式）施工 193

7.3.2地表水换热系统（开式）施工 196

7.4新技术应用案例 196

7.4.1套管式地埋管组成与工作原理 197

7.4.2套管式地埋管施工工法及技术要求 197

7.4.3套管式地埋管案例介绍一河北省邯郸市某煤改地源热泵项目 204

7.4.4半开放式循环换热系统的组成与工作原理 206

7.4.5半开放式循环换热系统施工工法 207

7.5施工组织的管理、技术措施 213

7.5.1施工质量保证措施 213

7.5.2施工进度保证措施 216

7.5.3安全、文明施工及环保、职业健康管理措施 218

7.6小结 221

参考文献 221

第8章 浅层地热能开发利用的系统监测 223

8.1监测系统的构成 225

8.1.1按监测内容划分 225

8.1.2按监测系统结构划分 226

8.2监测组件技术特性 227

8.2.1温度监测设备 227

8.2.2流璽监测设备 228

8.2.3压力及液位监测设备 228

8.2.4电力监测设备 228

8.2.5水质监测设备 229

8.3监测系统设计与安装 229

8.3.1空调房间监测 229

8.3.2机房监测 230

8.3.3室外监测 231

8.3.4数据采集、传输和展示 235

8.4监测系统运行维护 236

8.4.1维护内容 236

8.4.2维护方法 236

8.5典型监测系统实例分析 237

8.5.1北京浅层地热能开发利用监测系统 237

8.5.2上海市浅层地热能开发利用监测系统 245

8.6小结 255

参考文献 256

第9章 浅层地热能应用地温场时空演化数值模拟研究 257

9.1数值模拟理论发展历程 259

9.1.1数值模拟理论基础 259

9.1.2数值模拟研究现状 259

9.2地温场演化数值模拟实例研究及应用意义 265

9.2.1地温场演化数值模拟实例研究（上海） 265

9.2.2地温场演化数值模拟实例研究（北京） 278

9.2.3地温场演化数值模拟研究的应用意义 291

9.3小结 292

参考文献 292

10 浅层地热能开发利用系统运行评价 293

10.1系统运行评价体系 295

10.1.1评价内容及抽检要求 295

10.1.2评价方法 296

10.2典型项目运行分析及评价 304

10.2.1项目概况 304

10.2.2项目运行分析 310

10.2.3项目运行评价 322

10.3小结 330

参考文献 330

11 地下换热系统换热影响因素 333

11.1地下水径流条件对地下换热的影响 335

11.1.1自然条件下地下水的影响 335

11.1.2人工干预条件下地下水的影响 336

11.1.3地下水流速对地下换热的模拟研究 338

11.2岩性及地层结构 342

11.2.1地下水换热系统 342

11.2.2地埋管换热系统 343

11.3地层原始温度对换热的影响 353

11.4不同换热方式的换热效果 354

11.4.1地表水地源热泵系统 355

11.4.2地下水地源热泵系统 356

11.4.3地埋管地源热泵系统 356

11.5不同开采规模的换热效果 359

11.6 小结 361

参考文献 361

12 浅层地热能未来发展方向与展望 363

12.1系统节能控制策略 365

12.1.1机组控制 365

12.1.2系统控制 369

12.2浅层地热能服务社会发展 371

12.2.1浅层地热能服务区域能源发展 371

12.2.2浅层地热能利用的环境及社会效益 372

12.3科学开发利用建议 374

12.3.1浅层地热能应用的普遍性原则 374

12.3.2大力发展“浅层地热能 ” 377

12.3.3浅层地热能未来发展领域 382

12.4小结 387

参考文献 388

索引 389